飞机通信系统课件：第一章 绪论

1、2022/8/6通信系统（I）2课程简介电子信息工程专业课介绍飞机通信系统的组成、功能，以及各系统的基本原理讲授期间提供给学生大量图片，以增强感性认识每章课后补充复习思考题3教材与参考书目教材刘连生.飞机通信系统.2005参考书目英 Dale Stacey著，吴仁彪，刘海涛，马愈昭等译.航空无线电通信系统与网络. 2011.10波音系列手册空客系列手册4课程考核平时（出勤、作业）15%期末 85%闭卷考试（非考试周）5课程主要内容第一章 概述第二章 甚高频通信系统第三章 高频通信系统第四章 选择呼叫系统第五章 旅客广播系统第六章 旅客娱乐系统第七章 飞行内话系统第八章 服务内话系统第九章 话音

2、记录器第十章 机组呼叫系统第十一章 飞机通信寻址报告系统第十二章 卫星通信系统6第一章 绪论二. 飞机通信系统概述 三. 飞机通信系统发展回顾 四. 航空用无线电频谱简介 五. 航空电信业相关重要机构 一. 通信原理回顾 7一. 通信原理回顾通信的概念通信是指由一地向另一地传递信息 狭义：电报、电话、传真 广义：广播、电视、导航信息用信息量来衡量，信息量 I 和消息出现概率P(x) 的关系： 什么是通信？8一.通信原理回顾通信系统模型一个完整的通信系统应该具有以下功能：把原始非电量信息转换为与之一一对应的原始电信号把原始电信号转换为适于长距离传输的信号信息源噪声源发射设备信道换能器受信者换能器

3、接收设备9一.通信原理回顾通信系统分类有线通信和无线通信 根据传输媒质来分的 信息在导线 空间的电磁波 信道10信道类型无线电磁信道有线信道：双绞线、同轴电缆、波导等光纤信道：单模光纤、多模光纤水声信道：声波（声纳）存储信道：磁带、磁盘、光盘、半导体存储信道一般特征噪声衰减失真一.通信原理回顾11模拟通信与数字通信 模拟通信传输模拟信号信号参量取值连续（不可数、无穷多）(不一定时间上连续)数字通信传输数字信号信号参量仅取有限个值tt一.通信原理回顾12信息源噪声源调制器信道解调器受信者一.通信原理回顾模拟通信系统模型数字通信系统模型信息源译码器加密器编码器调制器信道解调器解密器受信者噪声源13

4、基带传输与调制传输传输多路信号的复用方式 基带传输将未经频带调制的信号直接传送，如音频市内电话等；频带传输对各种信号调制后传输的总称。时分复用频分复用码分复用一.通信原理回顾14发端收端信道发端信道收端收端发端发端信道信道收端发端收端单工半双工双工一.通信原理回顾通信方式按消息传送方向与时间分15一.通信原理回顾按数字信号排序方式分串行传输是将数字信号码元序列按时间顺序一个接一个地在信道中传输。远距离常用串行传输方式。并行传输将数字信号码元序列分割成两路或者两路以上的数字信号码元序列同时在信道中传输。16两点间直通分支方式交换方式一.通信原理回顾按通信网络形式分17主要性能指标有效性-消息传输

5、的速度可靠性-消息传输的质量 对于模拟通信来说，系统的有效性和可靠性具体可用系统单位时间内传输的信息量和输出信噪比（或均方误差）来衡量。对于数字通信系统而言，系统的有效性和可靠性具体可用传输速率和误码率来衡量 。一.通信原理回顾18 有效性指标的具体表述信息传输速率：码比特传输速率：符号传输速率：Rb (bit/s)Rc=(n/k)*Rb (bit/s) RBN=Rc/b (符号/s)（B,波特）编码效率二进制调制b=1N进制调制b=log2N一.通信原理回顾19可靠性指标的具体表述 误符号率Pe（SER: Symbol Error Rate）：码元符号在传输系统中被传错的概率 误比特率Peb

6、（BER: Bit Error Rate）：数据比特流在传输系统中被丢失的概率一.通信原理回顾20现代通信的主要要求： 可以应对大量信息的处理、传递、交换和复现；在远距离传送信息时，要限制频带带宽/功率；应能不受干扰地进行信息的可靠传输；信息的传递应不受地形影响；信息的传递应具有保密性；通信系统应具有自恢复特性。一.通信原理回顾21现代通信的主要特点：现代通信的关键技术： 数字化、大容量、远距离、高效率、多信源以及保密性、可靠性、智能化等。一.通信原理回顾信道利用率和纠错编码技术；频谱利用率和调制解调技术；复用技术；多址技术；22第一章 绪论二. 飞机通信系统概述 三. 飞机通信系统发展回顾

7、四. 航空用无线电频谱简介 五. 航空电信业相关重要机构 一. 通信原理回顾 23二. 飞机通信系统概述飞机无线电通信系统的功能飞机与地面台的通信联络飞机与飞机之间的通信联络机内各类人员之间的语言信息交换驾驶舱内话音的记录24二. 飞机通信系统概述 飞机通信系统组成飞行内话客舱内话地面呼叫勤务内话客舱广播客舱娱乐飞机通信寻址报告系统25二. 飞机通信系统概述 机载通信设备的要求可靠性要求更高在温度、气压剧烈变化和高湿度的环境中，指允许设备性能有很少的降低26二. 飞机通信系统概述 甚高频通信系统（VHF COMM）功能起飞着陆及通过管制空域时与地面交通管制人员的双向语音通信特点电波视距传播，通

8、信距离近，受飞行高度影响工作频率118136.975MHz，频道间隔25kHz最重要应用最广泛的飞机通信系统大型飞机一般装备2-3套相同系统，以保证甚高频通信高度可靠27二. 飞机通信系统概述 VHF天线28二. 飞机通信系统概述 VHF天线波音72729二. 飞机通信系统概述 高频通信系统（HF COMM）功能飞机与地面远程的双向语音通信特点电波天波传播，通信距离远；设备功率大，需特殊通风散热；易受干扰，质量低。工作频率2.824MHz，频道间隔1kHz大型飞机一般装备1-2套相同系统30HF天线里-2二. 飞机通信系统概述31HF天线运七二. 飞机通信系统概述32波音707二. 飞机通信系

9、统概述33二. 飞机通信系统概述 选择呼叫系统（SELCAL）功能当地面呼叫指定飞机时，以灯光和钟声谐音的形式通知机组特点不是一种独立通信系统；配合甚高频和高频通信系统工作。为实现选择呼叫，机上甚高频或高频通信系统必须调谐在指定频率上34二. 飞机通信系统概述 卫星通信系统（SATCOM）功能飞机与地面远程的双向语音和数据通信特点通信距离远；覆盖面积大；通信频带宽，传输容量大；通信线路稳定可靠，通信质量高；机动性好。35二. 飞机通信系统概述 飞机通信寻址报告系统（ACARS）功能可寻址的空地数字式数据链通信网，进行空地之间的数据和信息的自动传输和交换特点使用VHF或卫星通信方式从飞机向地面传

10、送报告或信息称为下行链从地面向飞机传送报告或信息称为上行链36二. 飞机通信系统概述 音频综合系统（AIS）泛指飞机的内部通信系统包括机内所有的通话、广播、录音等音频系统功能机内各类人员之间的语音信息交换驾驶舱内话音记录旅客娱乐37二. 飞机通信系统概述A320通信系统控制面板38二. 飞机通信系统概述39二. 飞机通信系统概述40第一章 绪论二. 飞机通信系统概述 三. 飞机通信系统发展回顾 四. 航空用无线电频谱简介 五. 航空电信业相关重要机构 一. 通信原理回顾 41三. 飞机通信系统发展回顾 两个特殊的一百年人类飞行一百年1903年12月莱特兄弟飞机第一次成功飞行长距离无线通信一百年

11、1901年Marconi实现横跨大西洋的无线通信42三. 飞机通信系统发展回顾飞机通信系统的发展第一代通信系统：VHF、HF语音通信系统1920s 发明，1940s 制定主要标准和实践规范第二代通信系统：ACARS，VHF数据链，卫星通信系统下一代（第三代）通信系统：低成本、高效率43三. 飞机通信系统发展回顾电信业飞速发展，但民航通信系统的变革则保守和缓慢得多民航通信系统发展缓慢的原因民航通信系统自身很完善飞机可靠性要求高，设备不可随意变更已有设备运行良好，航空公司通常不愿花费时间和金钱去更换和改进44三. 飞机通信系统发展回顾45三. 飞机通信系统发展回顾ICAO制定并通过CNS/ATM方

12、案之前以有的地空通信系统现行通信系统终端附近使用VHF地空通信系统，主要是话音通信面向字符的VHF数据通信系统，即ACARS超出视线范围的海洋和边远陆地上空，使用HF地空通信系统SATCOM作为VHF/HF通信系统的必要补充雷达监视（PSR/SSR）也是一种可选的通信方式46第一章 绪论二. 飞机通信系统概述 三. 飞机通信系统发展回顾 四. 航空用无线电频谱简介 五. 航空电信业相关重要机构 一. 通信原理回顾 47频段频率/Hz波长应用极低频ELF3-30超低频SLF30-300特低频ULF300-3k甚低频VLF3k30k10km-100km电话、数据终端低频LF30k300k1km-1

13、0km导航、信标、电力线通信中频MF300k3M100m-1km调幅广播、业余无线电高频HF3M30M10m-100m短波广播、移动无线电话、军事通信甚高频VHF30M300M1m-10m调频广播、电视、空中管制、导航特高频UHF300M3G1dm-1m电视、移动通信、雷达导航、空间遥测超高频SHF3G30G1cm-1dm微波接力、卫星和空间通信、雷达毫米波30G-300G1mm-1cm卫星通信亚毫米波300G-3T0.1mm-1mm无线电频段四. 航空用无线电频谱简介 48微波波段微波一般指波长1cm至1m的电磁波（范围不统一）四. 航空用无线电频谱简介49四. 航空用无线电频谱简介LFMF

14、HFVHFUHFSHF50四. 航空用无线电频谱简介51四. 航空用无线电频谱简介电磁波传播天线Tx 发射机Rx 接收机天线（Antenna）接收机或发射机的一部分将电信号直接转换成无线电波的无源设备 52四. 航空用无线电频谱简介导线上有交变电流流动时，就可以发生电磁波的辐射，辐射的能力与导线的长度和形状有关。若两导线的距离很近，电场被束缚在两导线之间，因而辐射很微弱；将两导线张开，电场就散播在周围空间。53四. 航空用无线电频谱简介电磁波频率与天线长度的关系天线长度应与电磁波波长在一个数量级如四分之一波长偶极子天线1/4波长偶极子1/4波长1/2波长立体方向图54电磁波可用三个相互垂直的矢

15、量描述电场强度矢量E磁场强度矢量H传播矢量v 四. 航空用无线电频谱简介55极化方式用电场矢量尖端的轨迹来描述四. 航空用无线电频谱简介56四. 航空用无线电频谱简介电磁波的传播方式不同频率的电磁波由于本身传播规律及地面和大气层的不同影响，形成不同传播方式地波天波空间波57四. 航空用无线电频谱简介地波（表面波）沿地球表面传播，适合频率较低的电磁波（大约2MHz以下，中波、长波）如长波通信、中波调幅广播等58四. 航空用无线电频谱简介天波依靠电离层反射，适合频率较高的电磁波（大约2MHz30MHz，短波）如短波调幅广播等 59四. 航空用无线电频谱简介空间波（视线传播）包括直达波和地表反射波，

16、适合频率大于30MHz电磁波（超短波、微波）如卫星通信、无线电视等60第一章 绪论二. 飞机通信系统概述 三. 飞机通信系统发展回顾 四. 航空用无线电频谱简介 五. 航空电信业相关重要机构 一. 通信原理回顾 61五. 航空电信业相关重要机构 国际机构国际民航组织（ICAO）建立标准，协调国际民航监管国际航空运输协会（IATA）“代表、领导和服务航空公司”，成员包括世界绝大多数航空公司 北大西洋公约组织（NATO）协调和组织欧美国家军航和民航欧洲航运管理协调机构欧洲主体组织，协调“欧洲单一天空” 62五. 航空电信业相关重要机构 国家机构民航管理美国的联邦航空管理局（FAA）法国的民航总局（

17、DGAC） 英国的民航局（CAA）德国的空中交通管理局（DFS） 航空服务供应商英国的国家航空交通供应商（NATS）瑞士的空中导航公司（Skyguide） 63五. 航空电信业相关重要机构 飞机制作商 美国的波音（Boeing）欧洲的空客（Airbus）加拿大的庞巴迪（Bombardier） 美国的赛斯纳（Cessna）64五. 航空电信业相关重要机构 标准制定与工程专业机构美国航空无线电通信公司（爱瑞克）（ARINC）欧洲民用航空设备组织（EUROCAE）航空无线电技术委员会（RTCA）航空电子工程委员会（AEEC）欧洲电信标准协会（ETSI）国际航空电信公司（SITA）65五. 航空电信业相关重要机构 标准制定与工程专业机构（续）欧洲邮政电信管